WO2016180522A1 - Optisch variables sicherheitselement - Google Patents

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WO2016180522A1
WO2016180522A1 PCT/EP2016/000734 EP2016000734W WO2016180522A1 WO 2016180522 A1 WO2016180522 A1 WO 2016180522A1 EP 2016000734 W EP2016000734 W EP 2016000734W WO 2016180522 A1 WO2016180522 A1 WO 2016180522A1
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Christian Fuhse
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Giesecke & Devrient Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an optically variable security element for securing valuables, a method for producing such a security element and a correspondingly equipped data carrier.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, or other valuables, such as branded articles, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carriers and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • Security elements with viewing-angle-dependent effects play a special role in the authentication of authenticity since they can not be reproduced even with the most modern copiers.
  • the security elements are thereby equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression at different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.
  • optically variable security elements which show various motion or tilting effects when tilting the security element, such as moving bars, moving pictorial representations, pumping effects or three-dimensional representations.
  • moving bars moving pictorial representations
  • pumping effects or three-dimensional representations.
  • different techniques are used in the prior art with which typically some of these motion effects can be realized particularly well and others less well.
  • an optically variable surface pattern which provides not only from the right and left, but also viewed from above and below corresponding spatial views.
  • Such a surface pattern offers both horizontal and vertical parallax.
  • This has the advantage that such a surface pattern can be arbitrarily rotated in its plane without the spatial impression is lost, but at the same time has the disadvantage that many different views must be nested into each other, so that each view only one can occupy small area proportion.
  • the representations are therefore often relatively faint and partially visible only when illuminated with a strong point light source.
  • a display element is formed from individual "light spots" which are produced in the focus of, for example, a hollow or convex mirror or a metallized Fresnel lens
  • Such a representation can be very bright and brilliant, provided that the surface areas assigned to the individual light spots do not overlap too much, since In this case, interlacing is required and the brightness and brilliance decreases, so brilliant images can only be produced for images of relatively few spots of light, resulting in a dotted and often less detailed appearance.
  • a further possibility of producing representations with a three-dimensional depth effect is provided by moire magnification arrangements on the basis of microlenses and microimages, as are known, for example, from the document WO 2005/052650 A2.
  • a periodic representation in the form of many small micro images by means of a grid of microlenses similar but not exactly the same period is increased.
  • a representation that appears to be in front of or behind the actual surface pattern may result or a so-called orthoparallactic movement may be generated.
  • a disadvantage of such Moire magnification arrangements is the comparatively complicated production with two precisions for the microlenses and for embossed microimages, as well as the fact that only periodic representations can be shown.
  • the present invention seeks to provide a security element of the type mentioned, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular shows a brilliant and high-resolution representation of a desired subject with horizontal and vertical parallax. This is achieved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a generic security element depicts, depending on the viewing angle, a motif with at least one curve, which is visible from a first viewing direction within a display area in a central position as a default curve and which, when tilting the security element about two different predetermined axes within the display area in different directions moving away from the middle position.
  • the security element has a planar motif region, which is provided with a plurality of reflective, planar facets in the representation region, each planar facet being characterized by an angle of inclination against the plane of the planar motif region, which as the inclination component is parallel to the default curve in the plane
  • a first of the two pitch components is selected depending on the distance of the respective facet to the default curve and a second of the two pitch components in a predetermined fan area independent of the pitch the respective facet is selected to the default curve.
  • the phrase "distance to the default curve” is often used in this description as an abbreviation for "distance to the middle position in which the curve display is visible as the default curve” second hand.
  • the two tilt components are usually given by the value of the inclination angle of the planar facet in the respective direction.
  • the first inclination component of the planar facets advantageously decreases monotonically, in particular strictly monotonically, with the distance of the respective facet to the default curve.
  • the first inclination component even increases or decreases linearly with the distance of the respective facet to the default curve.
  • the second slope component of the planar facets advantageously varies irregularly in the fan-out area, in particular according to a random number distribution or a pseudorandom number distribution.
  • Pseudo-random numbers are sequences of numbers that appear random but are calculated by a deterministic algorithm and therefore are not truly random numbers in the strict sense. Nevertheless, pseudorandom numbers are widely used because the statistical properties of a pseudorandom number distribution, such as single number uniformity or random number sequential independence, are usually sufficiently "infrequent" for practical purposes and pseudorandom numbers are easy to generate with computers as opposed to true random numbers.
  • the fanning out of the second inclination component can also take place on a regular basis, for example, in that all the inclination values of the fan-out region are passed through in succession at short intervals in succession. If, for example, a fan-out angle of 30 ° is to be achieved with 5 ⁇ m-sized facets, 11 mirrors with different deflection angles of 3 ° each can be successively connected to one another. be ordered. This results in a periodic arrangement in which repeat the corresponding slope components every 55 ⁇ , which is not resolvable with the naked eye.
  • the first and second inclination components of the facets each occupy a certain angular range, which is referred to below as the first or second angular range.
  • the size of the first angular range results from the size of the desired viewing area from which the effect is to be visible, and the concrete increase or decrease in the facet inclination with the distance from the default curve, that is, it usually follows from FIG desired appearance and the desired movement behavior of the curve representation.
  • the first angular range also has an influence on the dynamics or the apparent flying height or hovering depth of the curve representation.
  • a small angular range makes the curve representation appear only in a small viewing angle range and relatively blurred, nevertheless it seems to be at a great height or depth.
  • the size of the second angle range is selected to be comparable to the size of the first angle range, and is advantageously between 80% and 120%, preferably between 90% and 110% of the size of the first angle range.
  • the first and second angular ranges advantageously have a size of 15 ° or more, preferably 30 ° or more.
  • the first tilt component is the normal component (component perpendicular to the default curve in the center position) and the second tilt component is the parallel component (component parallel to the default curve in the center position) of the facets.
  • the curve representation floats for a viewer below or above the plane of the area of the area.
  • the flying height or hovering depth results from the type of dependence of the first inclination component on the distance to the curve. If the facets are inclined more and more away from the curve as the distance from the curve increases, then the curve representation hovers for the viewer below the plane of the planar motif area, but if the facets are formed with increasing distance to the curve, then the curve hovers above the plane of the area of the area.
  • a rapid increase in the inclination angle causes a low flying height or floating depth, a slow increase a large flying height or Schwebetiefe.
  • the first inclination component is the parallel component and the second inclination component is the normal component of the facets.
  • the curve display shows an orthoparallactic movement behavior when tilting the safety element, with the curve being moved perpendicular to the tilting direction and not parallel to it, as one would intuitively expect.
  • the graph may show a closed curve as the default curve, but it may also show a curve with one or more curve ends.
  • the fanning out area of the second inclination component of the facets is advantageously reduced in size in the area of the curve ends in relation to its size in the curve inferior.
  • the fan-out area can be continuously reduced below a certain distance toward the end of the curve and advantageously in such a way that either less and less light is reflected toward the inside of the curve (for flying heights below the area of the area) or that increasingly less light is reflected towards the outside of the curve - (for fly heights above the area of the area).
  • the reduction of the fan-out region can be achieved, for example, by providing facets in the corresponding surface regions with inconspicuous structures, for example blackened or demetallised, or by providing randomly oriented mirrors or other non-directionally reflecting structures.
  • the curve display may show as a default curve alphanumeric characters, symbols or geometric shapes, in particular a circle, an oval, a triangle, a rectangle, a hexagon, or a star shape.
  • the motif may also contain several graphs showing the same or different movement behavior and / or the same or different fly height or hover depth.
  • the motif may include at least a first and a second curve display, which is visible from a first or second viewing direction within a first or second display area in a middle position as the first or second preset curve.
  • the two graphs move when tilting the security element with advantage in different, preferably opposite directions and therefore produce a particularly dynamic appearance.
  • the display regions of the first and second curve representations can be arranged next to one another or in one another nested in the two-dimensional motif region. A juxtaposition of the display areas allows the production of particularly bright and brilliant representations, while interleaved designs are less bright, but can represent two curves in place, which leads to conspicuous visual effects especially with different movement behavior.
  • the facets can be arranged in a checkerboard pattern for different curve representations in the form of narrow strips alternating or in the form of small pixels.
  • the motif of the security element can likewise contain more than two curve representations, which can move in the same or different directions when the security element is tilted.
  • the curve representations of an alphanumeric string may alternately show different movement behavior, for example hovering alternately above or below the plane of the areal area of the area and moving according to their flying height when tilted.
  • the planar facets are molded in an embossing lacquer layer and are preferably provided with a reflection-enhancing coating, in particular a metallization, a reflective ink layer or a coating with a material with a high refractive index.
  • the planar facets can also be embossed in a reflective ink layer.
  • the reflection-enhancing coating or the reflective ink layer expediently has a color-shift effect.
  • the security element advantageously represents a security thread, a tear thread, a security tape, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, value document or the like.
  • the areal motif area can be present both in a film element and in a printing element.
  • a film element is, for example, a security thread, security strip or security patch, in which the flat motif area is embossed with the facets in an embossing lacquer layer and provided with a reflection-enhancing coating.
  • the facets preferably have maximum dimensions of less than 100 ⁇ , more preferably less than 20 ⁇ .
  • the facets are advantageously larger than 3 ⁇ m, preferably larger than 5 ⁇ m, in order to have a beam-optical effect and no disturbing color splits due to diffraction effects.
  • the facets can be arranged regularly, for example in the form of a sawtooth grid, or irregularly.
  • the facets are advantageously produced by embossing in a reflective substrate, such as a screen printing ink, a metallic ink with platelet-shaped reflective pigments, an optically variable ink or the like.
  • embossing or blind embossing in intaglio printing is also possible.
  • the dimensions of the facets are in printing elements with advantage between 20 ⁇ and 300 ⁇ , preferably between 50 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the invention also includes a data carrier with a security element of the type described, wherein the security element is in an opa ken area of the data carrier and in or over a transparent window area or a through opening of the data carrier can be arranged.
  • the data carrier can be a value document, such as a banknote, in particular a paper banknote, a banknote or a foil composite banknote, a share, a bond, a certificate, a coupon, a check, a high-quality admission ticket, but also an identification card, such as a credit card, a bank card, a cash card, an authorization card, an identity card or pass personalization page act.
  • the invention further includes a method for producing an optically variable security element of the type described above, in which a desired default curve and a desired movement behavior of the default curve are determined when tilting the security element about two different axes, a display range for the default curve is determined in which the preset curve moves away from a center position when the security element is tilted in accordance with the defined movement behavior, a plurality of reflective, planar facets with an angle of inclination against the plane of the areal area of the area are arranged and aligned in a flat motif area in the specific display area Tilt components have a parallel component parallel to the default curve in the center position and a normal component perpendicular to the default curve in the center position, wherein for the planar facets of the display area, a first of the two tilt components is selected as a function of the distance of the respective facet to the default curve, and a second of the two tilt components in a predetermined fan-out area is selected independently of the distance of the respective facet to the default curve.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with an optically variable security element according to the invention
  • FIG. 3 is a detail of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view through the area of the area of FIG. 2 along the line rV-IV, FIG.
  • FIG. 6 in (a) and (b) is an illustration of by reducing the
  • FIG. 8 shows a planar motif region with a circular curve hovering below the motif region in various views
  • FIG. 9 shows a planar motif region with a circular curve floating above the motif region in various views
  • 11 shows a planar motif area with the value "100" for generating a three-dimensional appearance with opposite motion effects in different views
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 with an optically variable security element 12 according to the invention in the form of a windowed security thread, which emerges at certain window areas 14 on the surface of the banknote 10, while it is embedded in the intervening areas inside the banknote 10.
  • the invention is not limited to security threads and banknotes, but can be used with all types of security elements, such as labels on goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like.
  • security threads for example, broad security strips or transfer elements are also considered.
  • the security thread 12 shows in the window areas 14 in the reflected light respectively a representation of the value "100" with an unusual three-dimensional appearance, in the successive digits "1" and "0” for the viewer alternately a few millimeters above or below the plane of the security thread 12th seem to float.
  • This three-dimensional appearance is enhanced by the fact that the numbers "1” and "0” in tilting the banknote about the x-axis (transverse axis) or the y-axis (longitudinal axis) according to their apparent flying height or hovering depth in different directions seem to move.
  • This realistic replica of truly three-dimensional designs creates a striking visual appearance with a high degree of attention and recognition.
  • FIG. 2 shows a section of the planar motif region 20 of the security thread 12, which for illustration only contains one vertical line 16
  • FIG. 3 shows a detail of FIG. 2
  • FIG. 4 shows schematically a cross section through the planar motif region 20 of FIG. 2 along the line IV-IV.
  • the vertical line 16 of FIGS. 2 to 4 serves as a simple example to illustrate the invention, but the line 16 can also be part of a real, complex security element.
  • the vertical line 16 can be the lower part of a number "1" in the in FIG Fig. 1 value shown "100" of the security thread 12 represent.
  • the section of FIG. 2 shows a plan view of the planar motif region 20 of the security thread 12 with a representation region 22 in whose middle position the line 16 is visible as a default curve.
  • the line 16 seems to float a few millimeters below the plane of the area motif area 20 and to move from right to left or from left to right when tilting the security element about the y-axis (parallel to the line 16) in the display area 22 ,
  • the display region 22 is provided with a plurality of reflective, planar facets 30, which have, for example, a base area of 15 ⁇ m x 15 ⁇ m and a maximum height of a few micrometers.
  • Each of the planar facets 30 is characterized in particular by an angle of inclination against the plane of the areal area 20, which as pitch components has a parallel component N ⁇ parallel to the line 16 (y-direction in FIGS. 2 and 3) and a normal axis. pictorial component Nj. perpendicular to the line 16 (x-direction in Fig. 2 and 3).
  • the reflective optical facets 30 are small, inclined micromirrors which deflect incident light into a reflection direction given by the condition "angle of incidence equal to the angle of reflection".
  • the arrangement of the reflective facets 30 is therefore also referred to in the context of this description as a micromirror arrangement.
  • the inclination components of the facets 30 are drawn as vectors whose direction indicates the direction of increasing mirror height and whose magnitude indicates the slope in the respective direction.
  • the inclination components N ⁇ and ⁇ result in the total inclination N of a facet 30, which is additionally drawn in for the middle facet of FIG.
  • the direction of the total inclination N of a facet 30 is generally not parallel to an outer boundary line of the facet.
  • facets are shown with square base, but there are also other shapes, such as triangular, rectangular, hexagonal or polygonal base surface shapes into consideration.
  • FIG. 4 extends in the x-direction of FIG. 2 and therefore shows as facet slope only the normal component N ⁇ perpendicular to the line 16 and parallel to the x-axis.
  • the line 16 In order for the line 16 to hover, apparently a few millimeters below the plane of the area 20, the line 16 must be for the right and left Eye of a viewer at slightly staggered points of the subject area 20 be visible. The resulting parallax is then interpreted by the viewer unconsciously and automatically as depth information and produces a corresponding appearance.
  • this offset is achieved in the exemplary embodiment in that the facets 30 are formed in the center position of the display area 22 in the x-direction in an inadequate manner (facets 32), ie have an inclination angle in the x-direction of 0 °, and the facets are formed towards the outside with increasing distance from the center position inclined more and more outward (facets 34 and 36).
  • the illumination is provided by a light source 44 which is arranged perpendicularly over the planar motif region 20, the facets 32, 34, 36 reflect the incident light in accordance with the reflection directions shown in FIG. 4.
  • the facets 34 Seen from a position 40, which corresponds, for example, to the position of the left eye of the observer, the facets 34 then light up at the point 54 of the areal area 20, while from a position 42 which corresponds to the position of the right eye of the observer, the facets 36 light up at the point 56 of the planar motif area 20.
  • the offset between the locations 54 and 56 is automatically interpreted by the viewer so that he sees a light line 16T hovering at a depth T below the areal area 20 of the subject.
  • the normal component Ni of the facet inclination is selected such that the inclination angle of the facets 34, 36 increases outwardly linearly with the distance of the facets from the center position.
  • xo denotes the center position of line 16
  • Xmax denotes the extent of the display area in + x and -x- Direction (see FIG. 2)
  • a positive tilt angle indicates an inclination at which the facet increases in the + x direction, a negative inclination angle an inclination at which the facet falls in the + x direction.
  • A x , which may be 20 °, for example.
  • the inclination always takes place such that the facets 34, 36 are inclined away from the middle position of the line 16.
  • the vertical angle of inclination of the facets depends on the distance (x-xo) of the facets to the central position of the line 16, in particular increases monotonically or, as in the exemplary embodiment, even increases linearly with the distance.
  • the observer can tilt the security element with the areal area 20 in a wide angular range about the y-axis to the left or right and he always sees the light line 16T in the depth T.
  • the inclination of the facets 30 of the areal area 20 in addition to the normal component Ni also a non-vanishing parallel component N ⁇ parallel to the line 16 whose value varies randomly in an angular range whose size is comparable to the size of the first angle range in x Direction is.
  • a y A x may be chosen so that the first angular range (2 * A X ) and the second angular range (2 * A y ) have the same size.
  • a positive slope angle indicates an inclination at which the facet increases in the + y direction, a negative inclination angle an inclination at which the facet falls in the + y direction.
  • the parallel tilt angle a ⁇ of the facets 30 is independent of the distance of the facets to the center position of the line 16.
  • Such a distance-independent and in particular random variation of the parallel tilt angles results in a fanning out of the incident light parallel to the line 16 whose size is comparable to the parallax effect by the vertical angle of inclination a ⁇ .
  • the additional parallel component N ⁇ ensures that a viewer still sees the line 16 floating in the depth T when it tilts the security element about the x-axis up or down by a certain angle within the second angle range.
  • the parallel component N ⁇ of the facets 30 is modified at a vertical line 16 so that incident light at the line ends is not fanned out into the entire angular range but only in a portion thereof, so that the visibility of the line ends depends on the viewing direction.
  • Fig. 5 (b) shows the display area 22 of an extended vertical line 16 within the areal area 20 in plan view.
  • the inclination angles a ⁇ in the x-direction of the facets 30 are given throughout the display area 22 by the above-mentioned relationship (1).
  • the inclination angles a ⁇ in the y-direction are given in a core area 60 of the display area 22 by the relation (2), so that the full fan-out area is utilized there.
  • the relationship (2) is modified to narrow the fan area and thereby limit the visibility of the line ends.
  • FIG. 5 (a) shows the fanning area 70 of the line 16 in the core area 60, the light incident from the direction 80 according to relationship (2) in an angular range [-A y , A y ], for example [-20 °, 20 °] fanned out.
  • the fan-out region is continuously restricted from below, wherein a fan-out region 72 with an angle range [0 °, A y ] and a fan-out region 74 lying far at the upper edge of the line 16 with an angular range [0.8 * A y , A y ] are shown.
  • the fan-out area in the lower edge area 64 is continuously restricted from above, with a fan-out area 76 with an angle range [-A y , 0 °] and a fan range 78 lying far at the lower edge of the line 16 with an angle range [-A y /-0.8 * A y ] are shown.
  • the visible line part 84 thus contains the core region 60 and equal parts of the upper and lower edge regions 62, 64.
  • the fan-out area 74 only covers an angle range of 16 ° to 20 ° and the fan-out area 78 only covers an angle range of -20 ° to -16 °.
  • the visible line part 88 thus contains the core region 60, a small part of the upper edge region 62 and a larger part of the lower edge region 64.
  • the line ends 89 with the fan-out regions 74 and 78 are not visible from the viewing direction 86, with a larger and lower non-visible part at the top end.
  • the visible line part 84, 88 seems to have moved downwards due to the change of the viewing direction or due to a tilting of the security element, which represents the expected movement behavior of an object hovering below the planar motif area 20.
  • the line 16 is thus obtained in addition to the horizontal parallax by the choice of the normal component Nj. also a vertical parallax by the described choice of the parallel component N ⁇ . An observer can thus tilt a planar motif region 20 with a line 16 not only in the x and y direction, but also rotate it arbitrarily in the xy plane, without losing the three-dimensional depth impression.
  • FIG. 5 applies to flying heights below the areal motif area 20.
  • the area of the area to be fanned out is to be continuously restricted from above in the upper edge area and continuously from below in the lower edge area.
  • FIG. 7 shows a plan view of a two-dimensional motif area 20 of a security element with a display area 92, in whose center position the curved curve 90 is visible as a default curve.
  • the line 90 hovers for a viewer a few millimeters below the plane of the area motif area 20 and moves when tilted about the x-axis or the y-axis according to their apparent flying height or
  • the curved curve 90 can be described locally by small straight line pieces, the above considerations for a line 16 can be done easily are transmitted to the curved curve 90 when the y-direction (parallel to the line 16) is translated by a local direction vector R
  • the display region 92 is provided with a plurality of reflective, planar facets 30 characterized in particular by an inclination angle against the plane of the planar motif region 20 which, as inclination components, is a parallel component N ⁇ parallel to the local direction vector R ⁇ and a normal component N ⁇ parallel to the local direction vector Rx.
  • the normal component ⁇ of the facet inclination depends on the distance of a facet 30 to the curved curve 90.
  • the angle of inclination parallel to the directional vector Rx may increase monotonically and preferably linearly with the distance of the facet from the curve 90. If the facets are increasingly inclined away from the curve as the distance from the curve increases, the curve appears to float below the plane of the areal area 20. If, on the other hand, the facets are inclined more and more towards the curve as the distance from the curve increases, the curve appears to float above the plane of the planar motif region 20. It is understood that a curve does not have to have a constant fly height, but that the flying height along the curve can change and can even pass from a flying height above the area of the area to a flying height below the area of the area, or vice versa.
  • the parallel component N ⁇ of the facet slope is chosen independently of the distance of a facet to the curved curve and varies randomly or pseudo-random in a second angular range whose size is comparable to the angular spread parallel to the directional vector Ri (first angular range).
  • the fan-out area of the parallel component N ⁇ is restricted to a partial area as described above for a vertical line 16 to make the visibility of the line ends according to the desired flying height dependent on the viewing angle.
  • An observer can then tilt the planar motif region 20 with the curved curve 90 not only in the x and y direction, but also rotate it arbitrarily in the xy plane, without losing the three-dimensional depth impression.
  • the curve 90 can have any shape, but preferably represents letters, numbers, symbols or even simple geometric shapes such as circles, ovals, triangles, rectangles or squares.
  • FIGS. 8 and 9 the central view 100-M in plan view shows a two-dimensional motif region 20 with a representation region 102 shown in dashed lines, in which the circular curve 104 is visible when viewed vertically in the central position and seems to float below the planar motif region 20.
  • view 100-O the circular curve 104 moves to the upper edge of the display area 102, when viewed from below (view 100-U) to the lower edge.
  • the circle curve 104 moves to the right edge and when viewing From the left (view 100-L) to the left edge of the display area 102.
  • Such a movement behavior corresponds to the movement behavior of a in the. Depth of the object and therefore creates the three-dimensional impression of the hovering in the depth ring.
  • this appearance and movement behavior is achieved, for example, by virtue of the facets in the display region 102 being perpendicular to the direction vector R
  • the central view 110-M in plan view shows a planar motif region 20 with a representation region 112 drawn in dashed lines, in which the circular curve 114 is visible in the middle position when viewed vertically and seems to float above the planar motif region 20.
  • the circular curve 114 travels to the lower edge of the display area 112, when viewed from below (view 110-U) to the upper edge, viewed from the right (view 110-R).
  • Such a movement behavior corresponds to the movement behavior of an object arranged above the motif area 20 and therefore generates the three-dimensional impression of the hoop above the motif area.
  • Such an appearance and movement behavior is achieved, for example, by the facets in the display area 112 in the direction perpendicular to the direction vector R
  • FIG. 10 again shows a ring 124 as a motif, however, in the case of the facets of the display region 122 with respect to the designs of FIGS. 8 and 9, the role of the component Ni and N ⁇ is interchanged.
  • the parallel component N ⁇ is parallel to the direction vector R
  • the inclination angles vary perpendicular to the directional vector R
  • the central view 120-M in plan view shows a two-dimensional motif region 20 with a representation region 122 drawn in dashed lines, in which the circular curve 124 is visible in the middle position when viewed perpendicularly.
  • view 120-O wanders the circular curve 124 contrary to the expectation to the right edge of the display area 122, when viewed from below (view 120 -U) to the left edge.
  • view 120-R when viewed from the right (view 120-R), the circular curve 124 moves to the lower edge and from left (view 120-L) to the upper edge of the display area 122.
  • Such motion behavior is referred to as orthoparallactic motion since the apparent Movement of the circular curve 124 is always perpendicular to the tilting direction and on the intuitively expected direction of movement.
  • Interchanging the roll of the component N ⁇ and N ⁇ corresponds to a rotation of the inclination of the facets or micromirrors by + 90 ° or -90 °.
  • Combinations of height / depth effects and orthoparallaktischen motion effects can be generated when starting from apositoryng. Depth effect, the tilt of the facets is rotated by any angle, which is not an integer multiple of 90 °.
  • first facets for a first curve representation with a first motion effect and second facets for a second curve representation with a second movement effect be arranged in a checkerboard nested.
  • the areal motif area 20 may include a motif of two circle curves 152, 154 disposed within the same display area 156 and represented by checkered first and second facets, respectively.
  • the two circular curves 152, 154 show in each case opposite orthoparallaktisches motion behavior, as already explained in principle in FIG.
  • the parallel component N ⁇ is parallel to the direction vector R
  • the tilt angle of the second facets is parallel to the directional vector R
  • irrespective of the distance to the center position of the circular curves 152, 154 are selected randomly or pseudorandomly in a fan-out area, whose size is comparable to the angular spread parallel to the direction vector R
  • This design of the facets results in the movement behavior of the areal area 20 illustrated in FIG. 12, in which the circle curve 152 exhibits the orthoparallactic movement behavior already described in FIG. 10 and the circle curve 154 shows the opposite orthoparallactic movement behavior, as in the views 150-0 , 150-U, 150-R and 150-L illustrating views when viewed from above, below, right and left, respectively.
  • the circle curve 152 exhibits the orthoparallactic movement behavior already described in FIG. 10
  • the circle curve 154 shows the opposite orthoparallactic movement behavior, as in the views 150-0 , 150-U, 150-R and 150-L illustrating views when viewed from above, below, right and left, respectively.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Wertgegenständen, das betrachtungswinkelabhängig ein Motiv mit zumindest einer Kurvendarstellung (16) zeigt, die aus einer ersten Betrachtungsrichtung innerhalb eines Darstellungsbereichs (22) in einer Mittelposition als Vorgabekurve sichtbar ist, und sich beim Kippen des Sicherheitselements (12) um zwei unterschiedliche vorbestimmte Achsen innerhalb des Darstellungsbereichs (22) in unterschiedliche Richtungen von der Mittelposition weg bewegt, mit einem flächigen Motivbereich (20), der in dem Darstellungsbereich (22) mit einer Mehrzahl reflektiver, ebener Facetten (30) versehen ist, wobei jede ebene Facette (30) durch einen Neigungswinkel gegen die Ebene des flächigen Motivbereichs (20) charakterisiert ist, welcher als Neigungskomponenten eine Parallelkomponente (NII ) parallel zu der Vorgabekurve in der Mittelposition und eine Normalkomponente (ΝI) senkrecht zu der Vorgabekurve in der Mittelposition aufweist, und wobei für die ebenen Facetten (30) des Darstellungsbereichs (22) eine erste der beiden Neigungskomponenten vom Abstand der jeweiligen Facette (30) zu der Vorgabekurve abhängig gewählt ist und eine zweite der beiden Neigungskomponenten in einem vorbestimmten Auffächerungsbereich unabhängig vom Abstand der jeweiligen Facette (30) zu der Vorgabekurve gewählt ist.

Description

OPTISCH VARIABLES SICHERHEITSELEMENT
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselements und einen entsprechend ausgestatteten Datenträger.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Färb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
In diesem Zusammenhang sind optisch variable Sicherheitselemente bekannt, die beim Kippen des Sicherheitselements verschiedene Bewegungsoder Kippeffekte zeigen, wie etwa bewegte Balken, bewegte bildliche Darstellungen, Pumpeffekte oder dreidimensionale Darstellungen. Zur Umsetzung der optisch variablen Erscheinungsbilder werden im Stand der Technik unterschiedliche Techniken eingesetzt, mit denen sich typischerweise manche dieser Bewegungseffekte besonders gut und andere weniger gut realisieren lassen.
Für eine dreidimensionale Darstellung werden typischerweise in sogenannten stereografischen Verfahren unterschiedliche Ansichten für das linke und rechte Auge des Betrachters bereitgestellt, aus denen dann ein dreidimensio- naler Eindruck entsteht. Dabei sieht ein Betrachter einen vermeintlich gleichen Bildpunkt mit dem linken und rechten Auge an unterschiedlichen Stellen auf dem Sicherheitselement und ermittelt dann unbewusst über die entsprechende Parallaxe eine Tiefeninformation.
Aus der Druckschrift DE 102010 049831 AI ist beispielsweise ein optisch variables Flächenmuster bekannt, das nicht nur von rechts und links, sondern auch von oben und unten betrachtet entsprechende räumliche Ansichten bereitstellt. Ein solches Flächenmuster bietet neben einer horizontalen auch eine vertikale Parallaxe. Dies hat zwar den Vorteil, dass ein solches Flächenmuster beliebig in seiner Ebene gedreht werden kann, ohne dass der räumliche Eindruck verloren geht, weist aber zugleich den Nachteil auf, dass dazu sehr viele verschiedene Ansichten ineinander verschachtelt werden müssen, so dass jede Ansicht nur einen kleinen Flächenanteil belegen kann. Die Darstellungen sind daher oft relativ lichtschwach und teilweise nur bei Beleuchtung mit einer starken Punktlichtquelle gut zu erkennen.
Ein anderer Ansatz zur Erzeugung dreidimensionaler Darstellungen mit horizontaler und vertikaler Parallaxe ist aus der Druckschrift DE 102010048 262 AI bekannt. Dort wird ein Darstellungselement aus einzelnen„Lichtflecken" gebildet, die im Fokus beispielsweise eines Hohl- oder Wölbspiegels oder einer metallisierten Fresnellinse entstehen. Eine solche Darstellung kann sehr hell und brillant sein, sofern die den einzelnen Lichtflecken zugeordneten Flächenbereiche nicht zu stark überlappen, da in diesem Fall eben- falls eine Verschachtelung erforderlich wird und die Helligkeit und Brillanz abnimmt. Brillante Darstellungen können somit nur für Bilder aus relativ wenigen Lichtflecken erzeugt werden, woraus sich allerdings ein gepunktetes und oft wenig detailreiches Aussehen ergibt. Eine weitere Möglichkeit, Darstellungen mit dreidimensionaler Tiefenwirkung zu erzeugen, bieten Moire- Vergrößerungsanordnungen auf der Basis von Mikrolinsen und Mikrobildern, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift WO 2005/052650 A2 bekannt sind. Dabei wird eine periodische Darstellung in Form vieler kleiner Mikrobilder mittels eines Rasters aus Mikrolinsen ähnlicher aber nicht exakt gleicher Periode vergrößert. Je nach Wahl der Rasterweiten kann sich so eine scheinbar vor oder hinter dem eigentlichen Flächenmuster liegende Darstellung ergeben oder es kann eine sogenannte orthoparallaktische Bewegung erzeugt werden. Nachteilig bei solchen Moire- Vergrößerungsanordnungen ist allerdings die vergleichsweise aufwendige Herstellung mit zwei Prägeschritten für die Mikrolinsen und für geprägte Mikrobilder, sowie die Tatsache, dass nur periodische Darstellungen gezeigt werden können.
Schließlich ist es beispielsweise aus der WO 2014/108303 AI bekannt, magnetisch ausgerichtete reflektierende Pigmente mit entsprechend geformten Magneten so auszurichten, dass sich helle, insbesondere ringförmige Darstellungen ergeben, die ebenfalls einen gewissen Tiefeneffekt aufweisen können. Solche Darstellungen sind sehr hell und gut sichtbar, allerdings sind die benötigten Magnetfarben vergleichsweise teuer und die Effektvielfalt und Auflösung ist durch die Verfügbarkeit entsprechender Magnete eingeschränkt.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet und das insbesondere eine brillante und hochaufgelöste Darstellung eines gewünschten Motivs mit horizontaler und vertikaler Parallaxe zeigt. Diese Auf abe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung zeigt ein gattungsgemäßes Sicherheitselement betrachtungswinkelabhängig ein Motiv mit zumindest einer Kurvendarstellung, die aus einer ersten Betrachtungsrichtung innerhalb eines Darstellungsbereichs in einer Mittelposition als Vorgabekurve sichtbar ist, und die sich beim Kippen des Sicherheitselements um zwei unterschiedliche vorbestimmte Achsen innerhalb des Darstellungsbereichs in unterschiedliche Richtungen von der Mittelposition weg bewegt.
Erfindungsgemäß weist das Sicherheitselement einen flächigen Motivbereich auf, der in dem Darstellungsbereich mit einer Mehrzahl reflektiver, ebener Facetten versehen ist, wobei jede ebene Facette durch einen Neigungswinkel gegen die Ebene des flächigen Motivbereichs charakterisiert ist, welcher als Neigungskomponenten eine Parallelkomponente parallel zu der Vorgabekurve in der Mittelposition und eine Normalkomponente senkrecht zu der Vorgabekurve in der Mittelposition aufweist, und wobei für die ebenen Facetten des Darstellungsbereichs eine erste der beiden Neigungskomponenten vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve abhängig gewählt ist und eine zweite der beiden Neigungskomponenten in einem vorbestimmten Auffächerungsbereich unabhängig vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve gewählt ist.
Da die Kurvendarstellung in der Mittelposition des Darstellungsbereichs als Vorgabekurve sichtbar ist, wird im Rahmen dieser Beschreibung oft die Wendung "Abstand zur Vorgabekurve" als Abkürzung für "Abstand zur Mittelposition, in der die Kurvendarstellung als Vorgabekurve sichtbar ist" gebraucht. Die beiden Neigungskomponenten werden in der Regel durch den Wert der Neigungswinkel der ebenen Facette in der jeweiligen Richtung angegeben.
Die erste Neigungskomponente der ebenen Facetten riimmt mit Vorteil monoton, insbesondere streng monoton mit dem Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve zu oder ab. Vorzugsweise riimmt die erste Neigungskomponente sogar linear mit dem Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve zu oder ab.
Die zweite Neigungskomponente der ebenen Facetten variiert mit Vorteil in dem Auffächerungsbereich unregelmäßig, insbesondere gemäß einer Zufallszahlenverteilung oder einer Pseudozufallszahlenverteilung. Pseudozufallszahlen sind Zahlenfolgen, die zwar zufällig erscheinen, aber durch einen deterministischen Algorithmus berechnet werden und daher im strengen Sinn keine echten Zufallszahlen sind. Dennoch werden Pseudozufallszahlen verbreitet eingesetzt, da die statistischen Eigenschaften einer Pseudozufallszahlenverteilung, wie Gleichwahrscheinlichkeit der einzelnen Zahlen oder die statistische Unabhängigkeit aufeinanderfolgender Zahlen, für praktische Zwecke in der Regel ausreichend "unregelmäßig" sind und Pseudozufallszahlen mit Computern im Gegensatz zu echten Zufallszahlen einfach zu erzeugen sind.
Grundsätzlich kann die Auffächerung der zweiten Neigungskomponente allerdings auch regelmäßig erfolgen, beispielsweise indem in bestimmten Schritten nacheinander alle Neigungswerte des Auffächerungsbereichs in kurzen Abständen durchlaufen werden. Soll beispielsweise mit 5 μπι großen Facetten ein Auffächerungswinkel von 30° erreicht werden, so können nacheinander 11 Spiegel mit um jeweils 3° unterschiedlichen Ablenkwinkeln an- geordnet sein. Dadurch ergibt sich eine periodische Anordnung, bei der sich die entsprechenden Steigungskomponenten alle 55 μπι wiederholen, was mit bloßem Auge nicht auflösbar ist. Die erste und zweite Neigungskomponente der Facetten nehmen jeweils einen bestimmten Winkelbereich ein, der nachfolgend als erster bzw. zweiter Winkelbereich bezeichnet wird. Dabei ergibt sich die Größe des ersten Winkelbereichs aus der Größe des gewünschten Betrachtungsbereichs, aus dem der Effekt sichtbar sein soll, und der konkreten Zu- bzw. Abnahme der Fa- cettenneigung mit dem Abstand von der Vorgabekurve, sie folgt also in der Regel aus dem gewünschten Erscheinungsbild und dem gewünschten Bewegungsverhalten der Kurvendarstellung. Der erste Winkelbereich hat insbesondere auch Einfluss auf die Dynamik bzw. die scheinbare Schwebehöhe bzw. Schwebetiefe der Kurvendarstellung. So lässt ein kleiner Winkelbereich die Kurvendarstellung nur in einem kleinen Betrachtungswinkelbereich und relativ unscharf erscheinen, gleichwohl scheint dieselbe in großer Höhe bzw. Tiefe zu liegen. In einer vorteilhaften Gestaltung ist nun vorgesehen, dass die Größe des zweiten Winkelbereichs vergleichbar mit der Größe des ersten Winkelbereichs gewählt ist, und vorteilhaft zwischen 80% und 120%, vor- zugsweise zwischen 90% und 110% der Größe des ersten Winkelbereichs beträgt. Der erste und zweite Winkelbereich weisen vorteilhaft eine Größe von 15° oder mehr, bevorzugt von 30° oder mehr auf.
In einer bevorzugten Erfindungsvariante ist die erste Neigungskomponente die Normalkomponente (Komponente senkrecht zu der Vorgabekurve in der Mittelposition) und die zweite Neigungskomponente die Parallelkomponente (Komponente parallel zu der Vorgabekurve in der Mittelposition) der Facetten. Die Kurvendarstellung schwebt dabei für einen Betrachter unterhalb oder oberhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs. Wie weiter unten ge- nauer erläutert ergibt sich die Schwebehöhe bzw. Schwebetiefe aus der Art der Abhängigkeit der ersten Neigungskomponente vom Abstand zur Kurve. Sind die Facetten mit zunehmendem Abstand von der Kurve immer stärker von der Kurve weg geneigt, so schwebt die Kurvendarstellung für den Betrachter unterhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs, sind die Facetten dagegen mit zunehmendem Abstand immer stärker zur Kurve hingeneigt ausgebildet, so schwebt die Kurve oberhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs. Eine rasche Zunahme des Neigungswinkels bewirkt eine geringe Schwebehöhe bzw. Schwebetiefe, eine langsame Zunahme eine große Schwebehöhe bzw. Schwebetiefe.
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Erfindungsvariante ist die erste Neigungskomponente die Parallelkomponente und die zweite Neigungskomponente die Normalkomponente der Facetten. Die Kurvendarstellung zeigt in dieser Variante beim Kippen des Sicherheitselements ein orthoparallakti- sches Bewegungsverhalten, bei dem sich die Kurvendarstellung senkrecht zur Kipprichtung und nicht parallel dazu bewegt, wie man intuitiv erwarten würde.
Die Kurvendarstellung kann als Vorgabekurve eine geschlossene Kurve zeigen, sie kann aber auch eine Kurve mit einem oder mehreren Kurvenenden zeigen. Im letzteren Fall ist der Auffächerungsbereich der zweiten Neigungskomponente der Facetten mit Vorteil jeweils im Bereich der Kurvenenden gegenüber seiner Größe im Kurveninheren verkleinert. Insbesondere kann der Auffächerungsbereich unterhalb eines bestimmten Abstands zum Kurvenende hin kontinuierlich verkleinert werden und zwar mit Vorteil in einer solchen Weise, dass entweder zunehmend weniger Licht zum Kurveninneren hin reflektiert wird (für Schwebehöhen unterhalb des flächigen Motivbereichs) oder dass zunehmend weniger Licht zum Kurvenäußeren hin reflek- tiert wird (für Schwebehöhen oberhalb des flächigen Motivbereichs). Bei der Betrachtung sind dann die Kurvenenden nicht aus allen Betrachtungsrichtungen sichtbar und die Kurve erhält neben der horizontalen Parallaxe auch eine vertikale Parallaxe. Der Betrachter kann den flächigen Motivbereich mit der Kurvendarstellung dann nicht nur in unterschiedliche Richtungen kippen, sondern auch beliebig in der Ebene des Motivbereichs drehen, ohne dass der dreidimensionale Eindruck verlorengeht.
Die Verkleinerung des Auffächerungsbereichs kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Facetten in den entsprechenden Flächenbereichen mit unauffälligen Strukturen versehen werden, beispielsweise geschwärzt oder demetallisiert werden, oder dass dort zufällig orientierte Spiegel oder andere, nicht gerichtet reflektierende Strukturen vorgesehen sind. In vorteilhaften Gestaltungen kann die Kurvendarstellung als Vorgabekurve alphanumerische Zeichen, Symbole oder geometrische Formen, insbesondere einen Kreis, ein Oval, ein Dreieck, ein Rechteck, ein Sechseck, oder eine Sternform zeigen. Das Motiv kann auch mehrere Kurvendarstellungen enthalten, die gleiches oder unterschiedliches Bewegungsverhalten und/ oder gleiche oder unterschiedliche Schwebehöhe bzw. Schwebetiefe zeigen. Insbesondere kann das Motiv zumindest eine erste und eine zweite Kurvendarstellung enthalten, die aus einer ersten bzw. zweiten Betrachtungsrichtung innerhalb eines ers- ten bzw. zweiten Darstellungsbereichs in einer Mittelposition als erste bzw. zweite Vorgabekurve sichtbar ist. Die beiden Kurvendarstellungen bewegen sich beim Kippen des Sicherheitselements mit Vorteil in unterschiedliche, vorzugsweise entgegengesetzte Richtungen und erzeugen daher ein besonders dynamisches Erscheinungsbild. Die Darstellungsbereiche der ersten und zweiten Kurvendarstellung können in dem flächigen Motivbereich nebeneinander oder ineinander verschachtelt angeordnet sein. Eine Nebeneinanderanordnung der Darstellungsbereiche erlaubt die Erzeugung besonders heller und brillanter Darstellungen, während verschachtelte Gestaltungen weniger leuchtstark sind, dafür jedoch zwei Kurven am Ort darstellen können, was insbesondere bei unterschiedlichem Bewegungsverhalten zu auffälligen visuellen Effekten führt. Für eine Verschachtelung können die Facetten für unterschiedliche Kurvendarstellungen in Form schmaler Streifen alternierend oder in Form kleiner Pixel schachbrettartig angeordnet werden.
Es versteht sich, dass das Motiv des Sicherheitselements in gleicher Weise auch mehr als zwei Kurvendarstellungen enthalten kann, die sich beim Kippen des Sicherheitselements in gleiche oder unterschiedliche Richtungen bewegen können. Beispielsweise können die Kurvendarstellungen einer alphanumerischen Zeichenfolge alternierend unterschiedliches Bewegungsverhalten zeigen, beispielsweise alternierend über oder unter der Ebene des flächigen Motivbereichs schweben und sich beim Kippen entsprechend ihrer Schwebehöhe bewegen.
In einer vorteilhaften Gestaltung sind die ebenen Facetten in einer Prägelackschicht abgeformt und vorzugsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung, insbesondere einer Metallisierung, einer reflektierenden Farbschicht oder einer Beschichtung mit einem Material mit hohem Brechungsindex versehen. Alternativ können die ebenen Facetten auch in eine reflektierende Farbschicht eingeprägt sein. Die reflexionserhöhende Beschichtung bzw. die reflektierende Farbschicht weist zweckmäßig einen Farbkippeffekt auf. Das Sicherheitselement stellt mit Vorteil einen Sicherheitsfaden, einen Aufreißfaden, ein Sicherheitsband, einen Sicherheitsstreifen, einen Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen dar.
Der flächige Motivbereich kann sowohl in einem Folienelement als auch einem Druckelement vorliegen. Ein Folienelement ist beispielsweise ein Sicherheitsfaden, Sicherheitsstreifen oder Sicherheitspatch, bei dem der flächige Motivbereich mit den Facetten in eine Prägelackschicht geprägt und mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen ist. Die Facetten weisen dabei bevorzugt maximale Abmessungen von weniger als 100 μιη, besonders bevorzugt weniger als 20 μιη auf. Zugleich sind die Facetten vorteilhaft größer als 3 μηι, bevorzugt größer als 5 μπι, um strahlenoptisch und ohne störende Farbaufspaltungen durch Beugungseffekte zu wirken. Die Facetten können regelmäßig, beispielsweise in Form eines Sägezahngitters, oder unregelmäßig angeordnet sein.
Bei einem Druckelement, beispielsweise im Banknotendruck, werden die Facetten mit Vorteil durch eine Prägung in einen reflektierenden Untergrund, wie etwa eine Siebdruckfärbe, eine metallisch wirkende Druckfarbe mit plättchenf örmigen reflektierenden Pigmenten, eine optisch variable Tinte oder dergleichen erzeugt. Auch eine Prägung oder Blindprägung im Stichtiefdruck kommt in Frage. Die Abmessungen der Facetten liegen bei Druckelementen mit Vorteil zwischen 20 μπι und 300 μπι, bevorzugt zwischen 50 μιη und 200 μιη.
Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art, wobei das Sicherheitselement sowohl in einem opa- ken Bereich des Datenträgers als auch in oder über einem transparenten Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet sein kann. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Poly- merbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.
Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Sicherheitselements der oben beschriebenen Art, bei dem eine gewünschte Vorgabekurve und ein gewünschtes Bewegungsver- halten der Vorgabekurve beim Kippen des Sicherheitselements um zwei unterschiedliche Achsen festgelegt werden, ein Darstellungsbereich für die Vorgabekurve bestimmt wird, in dem sich die Vorgabekurve beim Kippen des Sicherheitselements entsprechend dem festgelegten Bewegungsverhalten von einer Mittelposition weg bewegt, in einem flächigen Motivbereich in dem bestimmten Darstellungsbereich eine Mehrzahl reflektiver, ebener Facetten mit einem Neigungswinkel gegen die Ebene des flächigen Motivbereichs so angeordnet und ausgerichtet werden, dass sie als Neigungskomponenten eine Parallelkomponente parallel zu der Vorgabekurve in der Mittelposition und eine Normalkomponente senkrecht zu der Vorgabekurve in der Mittelposition aufweisen, wobei für die ebenen Facetten des Darstellungsbereichs eine erste der beiden Neigungskomponenten vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve abhängig gewählt wird und eine zweite der beiden Neigungskomponenten in einem vorbestimmten Auffächerungsbe- reich unabhängig vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve gewählt wird.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nach- folgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselement,
Fig. 2 schematisch einen Ausschnitt des flächigen Motivbereichs des
Sicherheitselements der Fig. 1,
Fig. 3 einen Detailausschnitt der Fig. 2,
Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch den flächigen Motivbe- reich der Fig. 2 entlang der Linie rV-IV,
Fig. 5 eine Illustration des reduzierten Auffächerungsbereichs an den
Linienenden, wobei (a) eine Seitenansicht und (b) eine Aufsicht auf den Darstellungsbereich einer ausgedehnten vertikalen Linie zeigt,
Fig. 6 in (a) und (b) eine Illustration des durch die Reduzierung des
Auffächerungsbereichs erzielten Effekts für zwei Betrachtungsrichtungen,
Fig. 7 in (a) schematisch eine Aufsicht auf einen flächigen Motivbereich mit einer gekrümmten Kurve und in (b) eine Detailan- sieht,
Fig. 8 einen flächigen Motivbereich mit einer unterhalb des Motivbereichs schwebenden Kreiskurve in verschiedenen Ansichten, Fig. 9 einen flächigen Motivbereich mit einer oberhalb des Motivbereichs schwebenden Kreiskurve in verschiedenen Ansichten,
Fig. 10 einen flächigen Motivbereich mit einer Kreiskurve mit orthopa- rallaktischem Bewegungsverhalten in verschiedenen Ansich- ten,
Fig. 11 einen flächigen Motivbereich mit der Wertzahl "100" zur Erzeugung eines dreidimensionalen Erscheinungsbilds mit gegenläufigen Bewegungseffekten in verschiedenen Ansichten, und
Fig. 12 einen flächigen Motivbereich zur Darstellung zweier Kreiskurven mit entgegengesetztem orthoparallaktischem Bewegungsverhalten in verschiedenen Ansichten. Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselement 12 in Form eines Fenstersicherheitsfadens, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist. Es versteht sich allerdings, dass die Erfindung nicht auf Sicherheitsfäden und Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten auf Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen neben Sicherheitsfäden beispielsweise auch breite Sicherheitsstreifen oder Transferelemente in Betracht.
Der Sicherheitsfaden 12 zeigt in den Fensterbereichen 14 im Auflicht jeweils eine Darstellung der Wertzahl "100" mit einem ungewöhnlichen dreidimensionalen Erscheinungsbild, bei dem aufeinanderfolgende Ziffern "1" und "0" für den Betrachter abwechselnd einige Millimeter über bzw. unterhalb der Ebene des Sicherheitsfadens 12 zu schweben scheinen. Dieses dreidimensionale Erscheinungsbild wird dadurch verstärkt, dass sich die Ziffern "1" und "0" beim Kippen der Banknote um die x- Achse (Querachse) bzw. die y- Achse (Längsachse) entsprechend ihrer scheinbaren Schwebehöhe bzw. Schwebetiefe in unterschiedliche Richtungen zu bewegen scheinen. Diese realistische Nachbildung echt dreidimensionaler Gestaltungen erzeugt ein auffälliges visuelles Erscheinungsbild mit hohem Auf merksamkeits- und Wiedererken- nungswert. Das Zustandekommen des dreidimensionalen Erscheinungsbilds und des Bewegungseffekts beim Kippen des Sicherheitselements 12 wird nun zunächst anhand der Figuren 2 bis 4 näher erläutert. Figur 2 zeigt dabei einen Ausschnitt des flächigen Motivbereichs 20 des Sicherheitsfadens 12, der zur Illustration nur eine vertikale Linie 16 enthält, Fig. 3 zeigt einen Detailausschnitt der Fig. 2 und Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch den flächigen Motivbereich 20 der Fig. 2 entlang der Linie IV-IV.
Die vertikale Linie 16 der Figuren 2 bis 4 dient einerseits als einfaches Beispiel zur Illustration der Erfindung, die Linie 16 kann aber auch Teil eines realen, komplexen Sicherheitselements sein, beispielsweise kann die vertikale Linie 16 den unteren Teil einer Ziffer "1" in der in Fig. 1 gezeigten Wertzahl "100" des Sicherheitsfadens 12 darstellen.
Der Ausschnitt der Fig. 2 zeigt in Aufsicht den flächigen Motivbereich 20 des Sicherheitsfadens 12 mit einem Darstelluhgsbereich 22, in dessen Mittelposition die Linie 16 als Vorgabekurve sichtbar ist. Für einen Betrachter scheint die Linie 16 einige Millimeter unterhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs 20 zu schweben und sich beim Kippen des Sicherheitselements um die y- Achse (parallel zur Linie 16) im Darstellungsbereich 22 von rechts nach links bzw. von links nach rechts zu bewegen.
Wie im Detailausschnitt 24 der Fig. 3 gezeigt, ist der Darstellungsbereich 22 mit einer Mehrzahl reflektiver, ebener Facetten 30 versehen, die beispielsweise eine Grundfläche von 15 μιη x 15 μπι und eine maximale Höhe von einigen Mikrometern aufweisen. Jede der ebenen Facetten 30 ist insbesondere durch einen Neigungswinkel gegen die Ebene des flächigen Motivbereichs 20 charakterisiert, welcher als Neigungskomponenten eine Parallelkomponente N\\ parallel zu der Linie 16 (y-Richtung in Fig. 2 und 3) und eine Nor- malkomponente Nj. senkrecht zur Linie 16 (x-Richtung in Fig. 2 und 3) aufweist.
Die strahlenoptisch wirkenden reflektiven Facetten 30 stellen kleine geneigte Mikrospiegel dar, die einfallendes Licht in eine durch die Bedingung "Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel" gegebene Reflexionsrichtung lenken. Die Anordnung der reflektierenden Facetten 30 wird im Rahmen dieser Beschreibung daher auch als Mikrospiegelanordnung bezeichnet.
Aus den beiden Neigungskomponenten N\\ und N± lassen sich insbesondere die Spiegelsteigung bzw. die Facettensteigung in der jeweiligen Richtung berechnen. Zur Veranschaulichung sind in der Aufsicht der Fig. 3 die Nei- gungskömponenten der Facetten 30 als Vektoren eingezeichnet, deren Richtung die Richtung ansteigender Spiegelhöhe angibt und deren Betrag die Steigung in der jeweiligen Richtung angibt. Aus den Neigungskomponenten N\\ und Νχ ergibt sich wie üblich die Gesamtneigung N einer Facette 30, die für die mittlere Facette der Fig. 3 zusätzlich eingezeichnet ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Richtung der Gesamtneigung N einer Facette 30 in der Regel nicht parallel zu einer äußeren Begrenzungslinie der Facette. Im Ausführungsbeispiel sind Facetten mit quadratischer Grundfläche gezeigt, es kommen jedoch auch andere Formen, beispielsweise dreieckige, rechteckige, sechseckige oder polygonale Grundflächenformen in Betracht.
Der Querschnitt der Fig. 4 erstreckt sich in x-Richtung der Fig. 2 und zeigt daher als Facettensteigung nur die Normalkomponente N± senkrecht zur Linie 16 und parallel zu x-Achse.
Damit die Linie 16 scheinbar einige Millimeter unterhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs 20 schwebt, muss die Linie 16 für das rechte und linke Auge eines Betrachter an etwas gegeneinander versetzten Stellen des Motivbereichs 20 sichtbar sein. Die entstehende Parallaxe wird vom Betrachter dann unbewusst und automatisch als Tiefeninformation interpretiert und erzeugt ein entsprechendes Erscheinungsbild.
Mit Bezug auf Fig. 4 wird dieser Versatz im Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Facetten 30 in der Mittelposition des Darstellungsbereichs 22 in x-Richtung ungeneigt ausbildet sind (Facetten 32), also einen Neigungswinkel in x-Richtung von 0° aufweisen, und dass die Facetten nach außen hin mit zunehmendem Abstand von der Mittelposition immer stärker nach außen geneigt ausgebildet sind (Facetten 34 bzw. 36). Ist die Beleuchtung durch eine senkrecht über dem flächigen Motivbereich 20 angeordnete Lichtquelle 44 gegeben, so reflektieren die Facetten 32, 34, 36 das einfallende Licht entsprechend der in Fig. 4 eingezeichneten Reflexionsrichtungen. Von einer Position 40 aus gesehen, die beispielsweise der Position des linken Auges des Betrachters entspricht, leuchten die Facetten 34 dann an der Stelle 54 des flächigen Motivbereichs 20 auf, während aus einer Position 42 gesehen, die der Position des rechten Auges des Betrachters entspricht, die Facetten 36 an der Stelle 56 des flächigen Motivbereichs 20 aufleuchten. Der Versatz zwischen den Stellen 54 und 56 wird vom Betrachter automatisch so interpretiert, dass er eine helle Linie 16T in einer Tiefe T unterhalb des flächigen Motivbereichs 20 schweben sieht.
Wie in Figuren 3 und 4 illustriert, ist die Normalkomponente Ni der Facettenneigung im Ausführungsbeispiel so gewählt, dass der Neigungswinkel der Facetten 34, 36 nach außen hin linear mit dem Abstand der Facetten von der Mittelposition zunimmt. Bezeichnet etwa xo die Mittelposition der Linie 16 und Xmax die Ausdehnung des Darstellungsbereichs in +x und -x- Richtung (siehe Fig. 2), so ist im Ausführungsbeispiel der Neigungswinkel in x-Richtung einer Facette 30 in Position (x, y) gegeben durch: αι (x, y) = -Αχ (x-Xo)/Xmax (1)
Ein positiver Neigungswinkel gibt dabei eine Neigung an, bei der die Facette in +x-Richtung ansteigt, ein negativer Neigungswinkel eine Neigung, bei der die Facette in +x-Richtung abfällt. Der Neigungswinkel der Facetten in x- Richtung ändert sich dann von αχ = 0° bis zu einem maximalen Wert | α± | = Ax, der beispielsweise 20° betragen kann. Die Neigung erfolgt stets so, dass die Facetten 34, 36 von der Mittelposition der Linie 16 weg, also nach außen geneigt sind. Die Größe des ersten Winkelbereichs beträgt im Ausführungsbeispiel 2*AX = 40°.
Wie der Fig. 4 ebenfalls entnommen werden kann, führt eine langsame Zunahme der Neigungswinkel in x-Richtung zu einem geringen Versatz 54-56 und damit zu einer großen scheinbaren Tiefe T der Linie 16T, während eine schnelle Zunahme der Neigungswinkel zu einem großen Versatz und damit zu einer geringen scheinbaren Tiefe T der Linie 16T führt.
Wesentlich ist vorliegend insbesondere, dass der senkrechte Neigungswinkel der Facetten vom Abstand (x-xo) der Facetten zur Mittelposition der Linie 16 abhängt, insbesondere monoton zunimmt oder, wie im Ausführungsbeispiel, sogar linear mit dem Abstand zunimmt.
Bei einer solchen Wahl der senkrechten Neigungswinkel der Facetten 30 kann der Betrachter das Sicherheitselement mit dem flächigen Motivbereich 20 in einem breiten Winkelbereich um die y- Achse nach links oder rechts kippen und er sieht dabei stets die helle Linie 16T in der Tiefe T. Als Besonderheit weist die Neigung der Facetten 30 des flächigen Motivbereichs 20 zusätzlich zu der Normalenkomponente Ni auch eine nicht verschwindende Parallelkomponente N\\ parallel zur Linie 16 auf, deren Wert in einem Winkelbereich zufällig variiert, dessen Größe vergleichbar mit der Größe des ersten Winkelbereichs in x-Richtung ist. Konkret ist der Neigungswinkel einer Facette 30 in Position (x, y) parallel zur Linie 16 im Ausführungsbeispiel gegeben durch: an (x,y) = Ay * rand (-l,l), (2) wobei rand(-l,l) eine Funktion ist, die eine Zufallszahl oder Pseudozufalls- zahl im Intervall [-1,1] liefert, und Ay den maximalen parallelen Neigungswinkel angibt. Beispielsweise kann Ay = Ax gewählt sein, so dass der erste Winkelbereich (2*AX) und der zweite Winkelbereich (2*Ay) gleiche Größe aufweisen. Ein positiver Neigungswinkel an gibt eine Neigung an, bei der die Facette in +y-Richtung ansteigt, ein negativer Neigungswinkel eine Neigung, bei der die Facette in +y-Richtung abfällt.
Wie aus Beziehung (2) ersichtlich ist der parallele Neigungswinkel a\\ der Facetten 30 unabhängig vom Abstand der Facetten zur Mittelposition der Linie 16. Durch eine solche abstandsunabhängige und insbesondere zufällige Variation der parallelen Neigungswinkel wird eine Auffächerung des einfallenden Lichts parallel zur Linie 16 erreicht, deren Größe vergleichbar mit der Parallaxenwirkung durch die senkrechten Neigungswinkel a± ist. Die zusätzliche Parallelkomponente N\\ stellt sicher, dass ein Betrachter die Linie 16 auch dann noch in der Tiefe T schweben sieht, wenn er das Sicherheitselement um die x- Achse um einen bestimmten Winkel innerhalb des zweiten Winkelbereichs nach oben oder unten kippt. Um das räumliche Erscheinungsbild nun nicht nur beim Verkippen, sondern auch bei beliebiger Drehung des Sicherheitselements zu erhalten, ist die Parallelkomponente N\\ der Facetten 30 bei einer vertikalen Linie 16 so modifiziert, dass einfallendes Licht an den Linienenden nicht in den gesamten Winkelbereich aufgefächert wird, sondern nur in einen Teilbereich desselben, so dass die Sichtbarkeit der Linienenden von der Betrachtungsrichtung abhängt.
Zur Illustration zeigt Fig. 5(b) den Darstellungsbereich 22 einer ausgedehnten vertikalen Linie 16 innerhalb des flächigen Motivbereichs 20 in Aufsicht. Die Neigungswinkel a± in x-Richtung der Facetten 30 sind im gesamten Darstellungsbereich 22 durch die oben genannte Beziehung (1) gegeben. Die Neigungswinkel a\\ in y-Richtung sind in einem Kernbereich 60 des Darstellungsbereichs 22 durch die Beziehung (2) gegeben, so dass dort der volle Auffächerungsbereich ausgenutzt wird. In den Randbereichen 62 und 64 des Darstellungsbereichs 22 ist die Beziehung (2) modifiziert, um den Auffächerungsbereich zu verkleinern und dadurch die Sichtbarkeit der Linienenden einzuschränken.
Die Seitenansicht der Fig. 5(a) zeigt dazu den Auffächerungsbereich 70 der Linie 16 im Kernbereich 60, der aus Richtung 80 einfallendes Licht nach Beziehung (2) in einen Winkelbereich [-Ay, Ay], beispielsweise [-20°, 20°] auffächert. Im oberen Randbereich 62 ist der Auffächerungsbereich kontinuierlich von unten her eingeschränkt, wobei ein Auffächerungsbereich 72 mit einem Winkelbereich [0°, Ay] und ein weit am oberen Rand der Linie 16 liegender Auffächerungsbereich 74 mit einem Winkelbereich [0.8* Ay, Ay] gezeigt sind. Entsprechend wird der Auffächerungsbereich im unteren Randbereich 64 kontinuierlich von oben her eingeschränkt, wobei ein Auffächerungsbereich 76 mit einem Winkelbereich [-Ay, 0°] und ein weit am unteren Rand der Linie 16 liegender Auffächerungsbereich 78 mit einem Winkelbereich [-Ay/ - 0.8* Ay] gezeigt sind.
Der durch die Reduzierung des Auffächerungsbereichs erzielte Effekt ist in Fig. 6 für zwei Betrachtungsrichtungen für Ay = 20° illustriert. Bei der in Fig. 6(a) gezeigten senkrechten Betrachtung 82 (entsprechend einem Betrachtungswinkel φ = 0°) sieht der Betrachter denjenigen Teil 84 der Linie 16, in dem der Auffächerungsbereich den Winkel cp = 0° enthält. Der sichtbare Linienteil 84 enthält also den Kernbereich 60 und jeweils gleich große Teile des oberen und unteren Randbereichs 62, 64. Die äußersten Ränder 85 der Linie 16 sind nicht sichtbar, da sie nicht in den Winkel φ = 0° reflektieren. Beispielsweise erfasst der Auffächerungsbereich 74 nur einen Winkelbereich von 16° bis 20° und der Auffächerungsbereich 78 nur einen Winkelbereich von -20° bis -16°.
Bei der in Fig. 6(b) gezeigten Betrachtung 86 unter einem Winkel φ =-10° schräg von unten, sieht der Betrachter denjenigen Teil 88 der Linie 16, in dem der Auffächerungsbereich den Winkel φ =-10° enthält. Der sichtbare Linienteil 88 enthält also den Kernbereich 60, einen kleinen Teil des oberen Randbereichs 62 und einen größeren Teil unteren Randbereichs 64. Beispielsweise ist die Linie im Auffächerungsbereich 76 sichtbar, da der Winkelbereich von -20° bis 0° den Betrachtungswinkel φ =-10° enthält. Dagegen erfasst der Auffächerungsbereich 72 nur den Winkelbereich von 0° bis 20°, reflektiert also nicht in einen Winkel von φ =-10°. Die Linienenden 89 mit den Auffächerungsbereichen 74 und 78 sind aus der Betrachtungsrichtung 86 nicht sichtbar, wobei sich am oberen Ende ein größerer und am unteren Linienende ein kleinerer nicht sichtbarer Teil ergibt. Im Ergebnis scheint der sichtbare Linienteil 84, 88 durch den Wechsel der Betrachtungsrichtung bzw. durch ein Kippen des Sicherheitselements nach unten gewandert zu sein, was gerade das erwartete Bewegungsverhalten eines unterhalb des flächigen Motivbereichs 20 schwebenden Objekts darstellt. Die Linie 16 erhält so neben der horizontalen Parallaxe durch die Wahl der Normalkomponente Nj. auch eine vertikale Parallaxe durch die beschriebene Wahl der Parallelkomponente N\\. Ein Betrachter kann einen flächigen Motivbereich 20 mit einer Linie 16 somit nicht nur in x- und y- Richtung kippen, sondern auch beliebig in der x-y-Ebene drehen, ohne dass der dreidimensionale Tiefeneindruck verlorengeht.
Die Schilderung der Fig. 5 gilt für Schwebehöhen unterhalb des flächigen Motivbereichs 20. Für Linien, die oberhalb des flächigen Motivbereichs schweben sollen, ist der Auffächerungsbereich entsprechend im oberen Randbereich kontinuierlich von oben her einzuschränken und im unteren Randbereich kontinuierlich von unten her.
Die zunächst für eine vertikale Linie 16 beschriebene Vorgehensweise kann allgemein bei beliebigen gekrümmten Kurven 90 eingesetzt werden, wie in Fig. 7 illustriert. Figur 7 zeigt in Aufsicht einen flächigen Motivbereich 20 eines Sicherheitselements mit einem Darstellungsbereich 92, in dessen Mittelposition die gekrümmte Kurve 90 als Vorgabekurve sichtbar ist. Die Linie 90 schwebt für einen Betrachter einige Millimeter unterhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs 20 und bewegt sich beim Kippen um die x- Achse bzw. die y- Achse entsprechend ihrer scheinbaren Schwebehöhe bzw.
Schwebetiefe in unterschiedliche Richtungen.
Da die gekrümmte Kurve 90 lokal durch kleine Geradenstücke beschrieben werden kann, können die obigen Überlegungen für eine Linie 16 problemlos auf die gekrümmte Kurve 90 übertragen werden, wenn die y-Richtung (parallel zur Linie 16) durch einen lokalen Richtungsvektor R|| parallel zur Kurve 90 und die x-Richtung durch einen lokalen Richtungsvektor Ri senkrecht zur Kurve 90 ersetzt wird.
Mit Bezug auf den Detailausschnitt 94 der Fig. 7(b) ist der Darstellungsbereich 92 mit einer Mehrzahl reflektiver, ebener Facetten 30 versehen, die insbesondere durch einen Neigungswinkel gegen die Ebene des flächigen Motivbereichs 20 charakterisiert sind, welcher als Neigungskomponenten eine Parallelkomponente N\\ parallel zum lokalen Richtungsvektor R\\ und eine Normalkomponente N± parallel zum lokalen Richtungsvektor Rx aufweist.
Die Normalkomponente Νχ der Facettenneigung hängt dabei vom Abstand einer Facette 30 zur gekrümmten Kurve 90 ab. Insbesondere kann der Neigungswinkel parallel zum Richtungsvektor Rx monoton und bevorzugt linear mit dem Abstand der Facette von der Kurve 90 zunehmen. Sind die Facetten mit zunehmendem Abstand von der Kurve immer stärker von der Kurve weg geneigt ausgebildet, so erscheint die Kurve unterhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs 20 zu schweben. Sind andererseits die Facetten mit zunehmendem Abstand von der Kurve immer stärker zur Kurve hin geneigt ausgebildet, so erscheint die Kurve oberhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs 20 zu schweben. Es versteht sich, dass eine Kurve keine konstante Schwebehöhe aufweisen muss, sondern dass sich die Schwebehöhe entlang der Kurve ändern kann und sogar von einer Schwebehöhe oberhalb des flächigen Motivbereichs in eine Schwebehöhe unterhalb des flächigen Motivbereichs übergehen kann oder umgekehrt.
Die Parallelkomponente N\\ der Facettenneigung ist unabhängig vom Abstand einer Facette zur gekrümmten Kurve gewählt und variiert zufällig oder pseudozufällig in einem zweiten Winkelbereich, dessen Größe vergleichbar mit der Winkelspreizung parallel zum Richtungsvektor Ri (erster Winkelbereich) ist. An den Enden 96, 98 der Kurve 90 ist der Auffächerungs- bereich der Parallelkomponente N\\ auf einen Teilbereich eingeschränkt, wie oben für eine vertikale Linie 16 beschrieben, um die Sichtbarkeit der Linienenden entsprechend der gewünschten Schwebehöhe vom Betrachtungswinkel abhängig zu machen. Ein Betrachter kann den flächigen Motivbereich 20 mit der gekrümmten Kurve 90 dann nicht nur in x- und y-Richtung kippen, sondern auch beliebig in der x-y-Ebene drehen, ohne dass der dreidimensionale Tiefeneindruck verlorengeht.
Ist die Kurve 90 eine geschlossene Kurve, ist eine Einschränkung des Auffä- cherungsbereiches an Linienenden natürlich nicht erforderlich. Die Kurve 90 kann eine beliebige Form haben, stellt aber bevorzugt Buchstaben, Zahlen, Symbole oder auch einfache geometrische Formen wie Kreise, Ovale, Dreiecke, Rechtecke oder Quadrate dar.
Das erfindungsgemäße Prinzip erlaubt auch die Erzeugung allgemeinerer Bewegungseffekte. Zur Erläuterung sind in den Figuren 8 und 9 zunächst nochmals die bisher beschriebenen Bewegungseffekte für ein Motiv mit einem Ring in Form einer Kreiskurve 104 zusammengefasst. In Fig. 8 zeigt die mittlere Ansicht 100-M in Aufsicht einen flächigen Motivbereich 20 mit einem gestrichelt eingezeichneten Darstellungsbereich 102, in dem die Kreiskurve 104 bei senkrechter Betrachtung in der Mittelposition sichtbar ist und unterhalb des flächigen Motivbereichs 20 zu schweben scheint. Bei Betrachtung von oben (Ansicht 100-O) wandert die Kreiskurve 104 an den oberen Rand des Darstellungsbereichs 102, bei Betrachtung von unten (Ansicht 100- U) an den unteren Rand. Entsprechend wandert die Kreiskurve 104 bei Betrachtung von rechts (Ansicht 100-R) an den rechten Rand und bei Betrach- tung von links (Ansicht 100-L) an den linken Rand des Darstellungsbereichs 102. Ein solches Bewegungsverhalten entspricht dem Bewegungsverhalten eines in der. Tiefe angeordneten Objekts und erzeugt daher den dreidimensionalen Eindruck des in der Tiefe schwebenden Rings.
Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben, wird dieses Erscheinungsbild und Bewegungsverhalten beispielsweise dadurch erreicht, das die Facetten im Darstellungsbereich 102 in Richtung senkrecht zum Richtungsvektor R|| der Kreiskurve 104 von der Kreiskurve 104 weg geneigt sind und die Neigungswinkel linear mit dem Abstand der Facette von der Kreiskurve 104 zunehmen, und dass die Neigungswinkel parallel zum Richtungsvektor R|l unabhängig vom Abstand zur Kreiskurve 104 zufällig oder pseudozufällig in einem Auffächerungsbereich variieren, dessen Größe vergleichbar mit der Winkelspreizung senkrecht zum Richtungsvektor R|| ist.
In Fig. 9 zeigt die mittlere Ansicht 110-M in Aufsicht einen flächigen Motivbereich 20 mit einem gestrichelt eingezeichneten Darstellungsbereich 112, in dem die Kreiskurve 114 bei senkrechter Betrachtung in der Mittelposition sichtbar ist und oberhalb des flächigen Motivbereichs 20 zu schweben scheint. In diesem Fall wandert die Kreiskurve 114 bei Betrachtung von oben (Ansicht 110-O) an den unteren Rand des Darstellungsbereichs 112, bei Betrachtung von unten (Ansicht 110-U) an den oberen Rand, bei Betrachtung von rechts (Ansicht 110-R) an den linken Rand und bei Betrachtung von links (Ansicht 110-L) an den rechten Rand des Darstellungsbereichs 112. Ein solches Bewegungsverhalten entspricht dem Bewegungsverhalten eines über dem Motivbereich 20 angeordneten Objekts und erzeugt daher den dreidimensionalen Eindruck des über dem Motivbereich schwebenden Rings. Ein solches Erscheinungsbild und Bewegungs verhalten wird beispielsweise dadurch erreicht, das die Facetten im Darstellungsbereich 112 in Richtung senkrecht zum Richtungsvektor R|| der Kreiskurve 114 zu der Kreiskurve 114 hin geneigt sind und die Neigungswinkel linear mit dem Abstand der Facet- te von der Kreiskurve 114 zunehmen, und dass die Neigungswinkel parallel zum Richtungsvektor R|| unabhängig vom Abstand zur Kreiskurve 114 zufällig oder pseudozufällig in einem Auffächerungsbereich variieren, dessen Größe vergleichbar mit der Winkelspreizung senkrecht zum Richtungsvektor R|| ist.
Anstelle eines intuitiv korrekten Bewegungsverhaltens nach Fig. 8 oder 9 können mit den beschriebenen Mikrospiegelgestaltungen auch Kurvendarstellungen mit kontraintuitivem Bewegungsverhalten erzeugt werden, bei dem das Bewegungsverhalten nicht dem eines realen Objekt entspricht. Fi- gur 10 zeigt hierzu wiederum einen Ring 124 als Motiv, allerdings ist bei den Facetten des Darstellungsbereichs 122 bezogen auf die Gestaltungen der Figuren 8 und 9 die Rolle der Komponente Ni und N\\ vertauscht. Für jede Facette im Darstellungsbereich 122 ist also die Parallelkomponente N\\ parallel zum Richtungsvektor R|| der Kreiskurve 124 geneigt und zwar mit Nei- gungs winkeln, die linear mit dem Abstand der Facette von der Kreiskurve 114 zunehmen. Dagegen variieren die Neigungswinkel senkrecht zum Richtungsvektor R|| unabhängig vom Abstand zur Kreiskurve 114 zufällig oder pseudozufällig in einem Auffächerungsbereich, dessen Größe vergleichbar mit der Winkelspreizung parallel zum Richtungsvektor R|| ist.
Konkret zeigt in Fig. 10 die mittlere Ansicht 120-M in Aufsicht einen flächigen Motivbereich 20 mit einem gestrichelt eingezeichneten Darstellungsbereich 122, in dem die Kreiskurve 124 bei senkrechter Betrachtung in der Mittelposition sichtbar ist. Bei Betrachtung von oben (Ansicht 120-O) wandert die Kreiskurve 124 entgegen der Erwartung an den rechten Rand des Darstellungsbereichs 122, bei Betrachtung von unten (Ansicht 120-U) an den linken Rand. Entsprechend wandert die Kreiskurve 124 bei Betrachtung von rechts (Ansicht 120-R) an den unteren Rand und bei Betrachtung von links (Ansicht 120-L) an den oberen Rand des Darstellungsbereichs 122. Ein solches Bewegungsverhalten wird als orthoparallaktische Bewegung bezeichnet, da die scheinbare Bewegung der Kreiskurve 124 stets senkrecht auf der Kipprichtung und auf der intuitiv erwarteten Bewegungsrichtung steht.
Mit umgekehrten Vorzeichen der Facettenneigung parallel zum Richtungsvektor R|| kann natürlich auch der umkehrte Bewegungseffekt erzeugt werden, bei dem also die Kreiskurve 124 bei Betrachtung von oben an den linken Rand des Darstellungsbereichs 122 wandert, etc.
Ein Vertauschen der Rolle der Komponente N± und N\\ entspricht einer Drehung der Neigung der Facetten bzw. Mikrospiegel um +90° oder -90°. Auch Kombinationen von Höhen-/ Tiefeneffekten und orthoparallaktischen Bewegungseffekten können erzeugt werden, wenn ausgehend von einem Höhenbzw. Tiefeneffekt die Neigung der Facetten um einen beliebigen Winkel gedreht wird, der kein ganzzahliges Vielfaches von 90° ist.
Die oben angesprochenen Effekte können miteinander kombiniert werden, beispielsweise um das bei Fig. 1 angesprochene ungewöhnliche dreidimensionale Erscheinungsbild zu erzeugen. Dazu werden mit Bezug auf Fig. 11 für die Wertzahl "100" die Ziffern "1", "0" und "0" als Kurvendarstellungen 132, 134, 136 in einem flächigen Motivbereich 20 mit ihren jeweiligen Darstellungsbereichen 142, 144, 146 so angelegt, dass die Kurvendarstellungen 132 und 136 gemäß Fig. 8 unterhalb des Motivbereichs 20 und die Kurvendarstellung 134 gemäß Fig. 9 oberhalb des Motivbereichs 20 zu schweben scheint (Ansicht 130-M). Bei Betrachtung von oben (Ansicht 130-O) wandern dann die Kurvendarstellungen 132 und 136 an den oberen Rand ihres jeweiligen Darstellungsbereichs, während die Kurvendarstellung 134 an den unteren Rand ihres Darstellungsbereichs wandert. Bei Betrachtung von unten (Ansicht 130-U) ergibt sich das umgekehrte Erscheinungsbild, so dass sich die Ziffern beim Kippen von oben nach unten gegeneinander und aneinander vorbei zu bewegen scheinen.
Analog wandern die Kurvendarstellungen 132 und 136 bei Betrachtung von rechts (Ansicht 130-R) an den rechten Rand ihres jeweiligen Darstellungsbereichs, während die Kurvendarstellung 134 an den linken Rand ihres Darstellungsbereichs wandert. Bei Betrachtung von links (130-L) zeigt sich wiederum das umgekehrte Erscheinungsbild, so dass sich die Ziffern beim Kippen von links nach rechts anzunähern oder voneinander zu entfernen scheinen.
Solche Darstellungen sind sehr auffällig und dynamisch und daher als Sicherheitselemente für Banknoten oder andere Wertdokumente besonders gut geeignet. Anstatt verschiedene Höhen- und Tiefeneffekte zu kombinieren, können selbstverständlich auch verschiedene orthoparallaktische Bewegungseffekte kombiniert werden oder Höhen- und Tiefeneffekte einerseits mit orthoparallaktischen Bewegungseffekten andererseits kombiniert werden.
Wegen der Kleinheit der Facetten können auch mehrere Kurvendarstellungen und Bewegungseffekte im selben Flächenbereich verschachtelt angeordnet werden. Beispielsweise können erste Facetten für eine erste Kurvendarstellung mit einem ersten Bewegungseffekt und zweite Facetten für eine zweite Kurvendarstellung mit einem zweiten Bewegungseffekt schachbrettartig ineinander verschachtelt angeordnet sein.
Mit Bezug auf Fig. 12 kann der flächige Motivbereich 20 beispielsweise ein Motiv aus zwei Kreiskurven 152, 154 enthalten, die innerhalb desselben Darstellungsbereichs 156 angeordnet sind und die von schachbrettartig angeordneten ersten bzw. zweiten Facetten dargestellt werden. Die beiden Kreiskurven 152, 154 zeigen dabei jeweils entgegengesetztes orthoparallaktisches Bewegungs verhalten, wie grundsätzlich bei Fig. 10 bereits erläutert. Insbesondere ist für jede Facette im Darstellungsbereich 156 die Parallelkomponente N\\ parallel zum Richtungsvektor R|| der Kreiskurven 152, 154 geneigt und zwar mit Neigungswinkeln, die betragsmäßig linear mit dem Abstand der Facette von der Mittelposition der Kreiskurven zunehmen (Ansicht 150- M).
Um die entgegengesetzte orthoparallaktische Bewegung zu erzeugen, ist der Neigungswinkel der zweiten Facetten parallel zum Richtungsvektor R|| betragsmäßig gleich, aber entgegengesetzt zu dem entsprechenden Neigungswinkel der ersten Facetten gewählt. Die Neigungswinkel senkrecht zum Richtungsvektor R|| werden für beide Facettenarten unabhängig vom Abstand zur Mittelposition der Kreiskurven 152, 154 zufällig oder pseudozufällig in einem Auffächerungsbereich gewählt, dessen Größe vergleichbar mit der Winkelspreizung parallel zum Richtungsvektor R|| ist.
Durch diese Auslegung der Facetten ergibt sich das in Fig. 12 illustrierte Bewegungsverhalten des flächigen Motivbereichs 20, bei dem die Kreiskurve 152 das in Fig. 10 bereits beschriebene orthoparallaktische Bewegungsverhalten und die Kreiskurve 154 das entgegengesetzte orthoparallaktische Bewegungsverhalten zeigt, wie in den Ansichten 150-0, 150-U, 150-R und 150-L illustriert, die Ansichten bei Betrachtung von oben, unten, rechts bzw. links zeigen. Auch durch eine Verschachtelung können sehr dynamische Effekte erzeugt werden, da mehrere Kurvendarstellungen sogar innerhalb desselben Flächenbereichs unterschiedliche Bewegungseffekte zeigen. Durch die Ver- schachtelung zweier Facettenarten weisen die einzelnen Ringe naturgemäß eine geringere Helligkeit auf, allerdings sind die durch die Facetten erzeugten Flächenbereiche in der Regel ohnehin so hell, dass auch die geringere Helligkeit verschachtelter Darstellungen für viele Zwecke vollkommen ausreicht.
Bezugszeichenliste
10 Banknote
12 optisch variables Sicherheitselement
14 Fensterbereiche
16 Linie
16T helle Linie in Tiefe T
20 flächiger Motivbereich
22 Darstellungsbereich
24 Detailausschnitt
30, 32, 34, 36 reflektive, ebene Facetten
40, 42 Position des linken bzw. rechten Auges 44 Lichtquelle
54, 56 Stelle des Flächenbereichs
60 Kernbereich
62, 64 Randbereiche
70, 72, 74, 76, 78 Auffächerungsbereiche
80, 82, 86 Betrachtungsrichtungen
84. 88 sichtbare Linienteile
85. 89 Linienenden
90 gekrümmte Kurve
92 Darstellungsbereich
94 Detailausschnitt
96, 98 Kurvenenden
100-M, O, U, R, L Ansichten
102 Darstellungsbereich
104 Kreiskurve 110-M, O, U, R, L Ansichten
112 Darstellungsbereich
114 Kreiskurve
120-M, O, U, R, L Ansichten
122 Darstellungsbereich
124 Kreiskurve
130-M, O, U, R, L Ansichten
132, 134, 136 Kurvendarstellungen
142, 144, 146 Darstellungsbereiche
150-M, O, U, R, L Ansichten
152, 154 Kreiskurven
156 Darstellungsbereich

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, das betrachtungswinkelabhängig ein Motiv mit zumindest einer Kurvendarstellung zeigt, die aus einer ersten Betrachtungsrichtung innerhalb eines Darstellungsbereichs in einer Mittelposition als Vorgabekurve sichtbar ist, und die sich beim Kippen des Sicherheitselements um zwei unterschiedliche vorbestimmte Achsen innerhalb des Darstellungsbereichs in unterschiedliche Richtungen von der Mittelposition weg bewegt, mit einem flächigen Motivbereich, der in dem Darstellungsbereich mit einer Mehrzahl reflektiver, ebener Facetten versehen ist, wobei jede ebene Facette durch einen Neigungswinkel gegen die Ebene des flächigen Motivbereichs charakterisiert ist, welcher als Neigungskomponenten eine Parallelkomponente parallel zu der Vorgabekurve in der Mittelposition und eine Normalkomponente senkrecht zu der Vorgabekurve in der Mittelposition aufweist, und wobei für die ebenen Facetten des Darstellungsbereichs eine erste der beiden Neigungskomponenten vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve abhängig gewählt ist und eine zweite der beiden Neigungskomponenten in einem vorbestimmten Auffächerungsbereich unabhängig vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve gewählt ist.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Neigungskomponente der ebenen Facetten monoton, insbesondere streng monoton mit dem Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve zunimmt oder abnimmt, vorzugsweise dass die erste Neigungskomponente linear mit dem Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve zunimmt oder abnimmt.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Neigungskomponente der ebenen Facetten in dem Auffäche- rungsbereich unregelmäßig, insbesondere gemäß einer Zufallszahlenverteilung oder einer Pseudozufallszahlenverteilung variiert.
4. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Neigungskomponente der Facetten jeweils einen ersten bzw. zweiten Winkelbereich einnehmen und dass die Größe des zweiten Winkelbereichs zwischen 80% und 120%, vorzugsweise zwischen 90% und 110% der Größe des ersten Winkelbereichs beträgt.
5. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Neigungskomponente die Normal- komponente und die zweite Neigungskomponente die Parallelkomponente der Facetten ist, und dass die Kurvendarstellung für einen Betrachter unterhalb oder oberhalb der Ebene des flächigen Motivbereichs schwebt.
6. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Neigungskomponente die Parallelkomponente und die zweite Neigungskomponente die Normalkomponente der Facetten ist, und dass die Kurvendarstellung beim Kippen des Sicherheitselements ein orthoparallaktisches Bewegungsverhalten zeigt.
7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvendarstellung als Vorgabekurve eine geschlossene Kurve zeigt.
8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvendarstellung als Vorgabekurve eine Kurve mit einem oder mehreren Kurvenenden zeigt und dass der Auffä- cherungsbereich der zweiten Neigungskomponente der Facetten jeweils im Bereich der Kurvenenden gegenüber seiner Größe im Kurveninneren ver- kleinert ist.
9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvendarstellung als Vorgabekurve ein alphanumerisches Zeichen, ein Symbol oder eine geometrische Form, insbe- sondere einen Kreis, ein Oval, ein Dreieck, ein Rechteck, ein Sechseck, oder eine Sternform zeigt.
10. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Motiv zumindest eine erste und eine zweite Kurvendarstellung enthält, die aus einer ersten bzw. zweiten Betrachtungsrichtung innerhalb eines ersten bzw. zweiten Darstellungsbereichs in einer Mittelposition als erste bzw. zweite Vorgabekurve sichtbar ist, wobei sich die beiden Kurvendarstellungen beim Kippen des Sicherheitselements in unterschiedliche, vorzugsweise entgegengesetzte Richtungen bewegen.
11. Sicherheitselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellungsbereiche der ersten und der zweiten Kurvendarstellung in dem flächigen Motivbereich nebeneinander oder ineinander verschachtelt angeordnet sind.
12. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Facetten in einen Prägelack abgeformt sind und vorzugsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung, insbesondere einer Metallisierung, einer reflektierenden Farbschicht oder einer Beschichtung mit einem Material mit hohem Brechungsindex versehen sind.
13. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Facetten in eine reflektierende Farbschicht eingeprägt sind.
14. Sicherheitselement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die reflexionserhöhende Beschichtung bzw. die reflektierende Farbschicht einen Farbkippeffekt aufweist.
15. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Aufreißfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen ist.
16. Datenträger mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
17. Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem eine gewünschte Vorgabekurve und ein gewünschtes Bewegungsverhalten der Vorgabekurve beim Kippen des Sicherheitselements um zwei unterschiedliche Achsen festgelegt werden, ein Darstellungsbereich für die Vorgabekurve bestimmt wird, in dem sich die Vorgabekurve beim Kippen des Sicherheitselements entsprechend dem festgelegten Bewegungsverhalten von einer Mittelposition weg bewegt, in einem flächigen Motivbereich in dem bestimmten Darstellungsbereich eine Mehrzahl reflektiver, ebener Facetten mit einem Neigungswinkel gegen die Ebene des flächigen Motivbereichs so angeordnet und ausgerichtet werden, dass sie als Neigungskomponenten eine Parallelkomponente parallel zu der Vorgabekurve in der Mittelposition und eine Normalkomponente senkrecht zu der Vorgabekurve in der Mittelposition aufweisen, wobei für die ebenen Facetten des Darstellungsbereichs eine erste der beiden Neigungskomponenten vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve abhängig gewählt wird und eine zweite der beiden Neigungskomponenten in einem vorbestimmten Auffächerungsbe- reich unabhängig vom Abstand der jeweiligen Facette zu der Vorgabekurve gewählt wird.
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